钢筋砼加芯水泥土复合桩承载力浅论

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1、钢筋盹加芯水泥土复合桩承载力浅论【摘要】本文通过对水泥土搅拌桩和钢筋轻加芯水泥土复合桩在轴向载荷和桩侧极限摩阻力、桩端极限端承力的极限载荷分配理论分析基础上，得出经改进后的钢筋観加芯水泥土复合桩比水泥土搅拌桩具有质量可靠，承载力高的结论，并举实际例子，通过t检验分析两场地差异显著性后进行对比分析，证实理论分析的可靠度。【关键词】水泥土搅拌桩；钢筋论加芯水泥土复合桩；轴向载荷分配；极限载荷分析；差异显著性检验；实例对比分析1.前言水泥搅拌桩自二战结束后在美国研究成功后，逐步在世界各国推广开来，有的国家又进行了再研发改造，形成了多系列的施工

2、工法。因其较钻孔灌注桩、预制桩和人工挖孔桩等桩的施工难度与成本具有较大优势而得到广泛使用。水泥土搅拌桩既可有效提高地基强度（水泥掺量为8%和10%时，加固体强度分别为0.24MPa和0.65MPa,而天然软土地基强度仅0.006MPa,约为天然软土地基强度的40〜60倍）又具有施工工期短、造价低廉等优点。水泥土搅拌桩存在的不足之处是单桩承载力相对低，影响成桩质量的主要因素达七个之多，有的无法人为控制，因而，施工质量较难控制。随着在软土地基中多层、小高层建（构）筑物的增多,廉价的水泥土搅拌桩有待改进、完善。而经改进后的钢筋観加芯水泥土复合

3、桩（专利号ZL97242911.5,专利权人：邹宗熄）具有质量可靠，单桩承载力高，造价相对较低，对环境无污染等优点而成为软土地基中多层、小高层建筑物较为合适的桩形［1］。1.水泥土搅拌桩的分类水泥土搅拌桩从成桩后桩体刚度分属于半刚性桩，水泥掺入量常用比例为7%、10%、12%、14%、15%、18%、20%七类,常用掺入比为15%〜20%o当水泥掺入量较小时（7%Waw〈15%）,桩体特性类似柔性桩，桩体破坏的形式主要为塑性破坏，而当水泥掺入量较大时（15%Waw〈20%）,桩体破坏形式主要发生脆性破坏［1］。2.钢筋径加芯水泥土复合桩

4、工作原理该类复合桩综合了搅拌桩和预制桩的优点，由钢筋论加芯桩来承载大部分竖向荷载，再由搅拌桩利用桩身水泥土与钢筋牲加芯桩的握裹力将上部荷载传递给水泥土桩，从而达到提高单桩承载力的目的。钢筋论加芯桩将上部荷载传递面积由原搅拌桩横断面扩大到整个加芯桩侧表面和桩端面之和，降低了桩顶水泥土端面的单位压力，从而提高了水泥土搅拌桩的承载力。由于水泥土的变形摸量是土的数十至百倍，故桩所受的轴向力能通过加芯桩侧壁面的水泥土迅速传递给桩周土。复合桩水泥土对加芯桩的握裹力的大小未见有资料报道，目前仅采用室内模型试验确定。1.轴向载荷分配分析[2]4.1水泥

5、搅拌桩与桩间土轴向载荷分配。复合地基承载力由水泥搅拌桩与桩间土协调变形（即：ep=es）共同承担，从以下分析可知，水泥搅拌桩分担了大部分荷载。因为e=oEo二PA得出e=PEA又因ep=es,即PpEpAp=PsEsAs所以Pp二PsEpApEsAs二mEsAsEsPs（1）式中：£p、es——分别为桩的应变、桩间土的应变；Pp、Ps——分别为水泥土桩承担的载荷、桩间土承担的载荷；m——置换率，m=ApAs,—般取值为16%〜20%；Ac、As分别为桩面积、加固土体面积；Ep、Es——分别为桩压缩模量、土压缩模量）。1.2钢筋论加芯桩与

6、水泥搅拌桩的轴向载荷分配。同理，在水泥搅拌桩内加入钢筋確芯后，搅拌桩上分配的载荷将由芯桩和搅拌桩共同协调变形（即：ep=ec）共同分担,此时，Pp=Ppl+Pc（2）而Ppl=OplAplPc=ocAc£=o£侧op1=PpAp1+EcAcEp1即Ppl=op1Ap1=Pp1+EcEp1XAcAp1=Ep1Ap1Ep1Ap1+EcAcPp(3)同理得：Pc=ocAc=Pp1+Ep1EcXAp1Ac=EcAcEp1Ap1+EcAcPp(4)联解(3)、(4)式得PcPp1=EcAcEp1Ap=mlEcEp1即Pc=mEcEpl(5)式中：

7、£p、ec分别为水泥土桩的应变、轻加芯桩的应变；Pp、Ppi、Pc分别为复合桩承担的载荷、水泥土桩承担的载荷、栓加芯桩承担的载荷ml——置换率，一般取值为16%〜20%；Epl、Ec——分别为复合桩中水泥土桩压缩模量、栓加芯桩弹性模量；Apl、Ac——分别为复合桩中水泥土桩面积、碗加芯桩面积；opl、oC分别为复合桩中水泥土桩承受应力、论加芯桩承受应力；查有关资料可知，水泥搅拌桩的压缩模量一般为(0.60〜1)X102MPa,而C25轻桩的弹性模量为2.80X104MPa,C30论桩的弹性模量为3.000X104MPa,从(5)式可看出

8、，常用论预制桩的论弹性模量是水泥搅拌桩的压缩模量值的2〜3个数量极，这是水泥搅拌桩中加入钢筋観桩后承载力大幅上升的主要原因之一。表1地基土物理特性平均值统计表表2载荷试验成果统计表图2单桩复合地基和单桩载荷